【摘要】：泡沫金屬有著諸如比表面積大、輕質(zhì)、低模量、高比強度、高比剛度、能量吸收等優(yōu)點,因而在航空航天、電化學(xué)、建筑工程、機械、醫(yī)藥、環(huán)保等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。本文在珠球狀NaCl制備基礎(chǔ)上,結(jié)合造孔劑法制備開孔性泡沫金屬,并對泡沫金屬進行了機械性能調(diào)節(jié)實驗,目的是為了克服大多數(shù)開孔性泡沫金屬制備工藝帶來的成本高、周期長、結(jié)構(gòu)不理想及力學(xué)性能可控性差等常見問題。將蒸餾水、淀粉、鹽末按比例制取鹽團,然后攪拌破碎并油浴處理,最后高溫煅燒得到較高圓度、較高硬度,粒徑分布為0.6~2.5mm的珠球狀NaCl顆粒;SEM觀察顯示鹽球呈橢球形,表面大量分布著13-18μm的毛細孔,實驗表明這些微孔在鹽球溶解時會產(chǎn)生毛細管作用,有助于造孔劑從坯體內(nèi)部快速溶出,不會對多孔素坯形成損傷和殘留。通過添加造孔劑法制備泡沫鋁、銅生坯,然后將坯體內(nèi)部造孔劑溶解得到多孔素坯,在保護氣氛下經(jīng)0.7~0.8T_m燒結(jié)得到致密骨架的泡沫金屬,并對泡沫金屬的制備工藝、結(jié)構(gòu)特征、物理性能進行討論;對泡沫銅進行不同形式的機械性能調(diào)控,探究不同強化方式對復(fù)合多孔結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的改善和屈曲行為的影響;得出以下結(jié)果:(1)以震動填充的方式構(gòu)筑多孔金屬坯體,具有工藝穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)重現(xiàn)性高、制備效率高、三維互聯(lián)性良好、內(nèi)部缺陷少、良好的普適性等優(yōu)點,坯體胞洞排列緊密;多孔素坯徑向上的孔洞致密度由邊緣向圓心呈減小趨勢;SEM顯示連通孔尺寸大于150μm,且隨造孔劑尺寸的增大窗口尺寸略有增加;素坯經(jīng)燒結(jié)后存在不同程度的體積收縮,所得泡沫鋁的孔隙率為77.15~78.28%,泡沫銅的孔隙率為83.56~85.37%。(2)泡沫鋁、銅的壓縮曲線經(jīng)歷彈性變形-坪應(yīng)力區(qū)-密實化區(qū)三個階段;整個變形過程主要是孔棱發(fā)生屈曲直至失效斷裂和胞洞的逐層潰敗。不同孔隙率泡沫鋁、銅的能量吸收范圍分別為5.04~5.42MJ·m~(-3)和3.47~3.59MJ·m~(-3)。(3)泡沫基體植入銅管的數(shù)量增加會導(dǎo)致復(fù)合結(jié)構(gòu)的孔隙率提高,三銅管加強結(jié)構(gòu)比單銅管加強結(jié)構(gòu)的各項力學(xué)性能要高但增幅并不大。單根實心銅柱加強結(jié)構(gòu)在壓縮時受基體泡沫阻礙作用很強,因此復(fù)合結(jié)構(gòu)仍保持泡沫金屬的變形特征;三根實心銅柱加強的復(fù)合結(jié)構(gòu)在壓縮時掙脫了基體泡沫對它的約束,并對基體產(chǎn)生剪切,導(dǎo)致復(fù)合結(jié)構(gòu)的壓縮曲線呈現(xiàn)出致密金屬與泡沫金屬相結(jié)合的性能特征。(4)孔隙率為77.15%、77.72%、78.28%的泡沫鋁平均滲透系數(shù)分別是4.4404E~(-11)、3.2018E~(-11)、2.4439E~(-11);孔隙率為83.56%、84.05%、85.37%的泡沫銅平均滲透系數(shù)分別是5.3527E~(-11)、4.4772E~(-11)、3.9841E~(-11)。(5)泡沫鋁在受熱膨脹時沿軸向表現(xiàn)出隨孔隙率增大熱膨脹系數(shù)減小的現(xiàn)象,沿徑向則表現(xiàn)為試樣孔隙率變化對熱膨脹系數(shù)無明顯影響。泡沫銅沿軸向和徑向的熱膨脹系數(shù)曲線表現(xiàn)出先升高后穩(wěn)定最后下降的變化趨勢。
【圖文】：

行測試；利用滲透測試裝置對不同孔徑多孔金屬的滲透性子熱膨脹儀對不同孔徑多孔金屬的熱膨脹系數(shù)進行測試。方案實施的具體技術(shù)路線如下流程圖所示。生坯結(jié)構(gòu)分析 多孔銅性能調(diào)控多孔金屬制備表征多孔鋁/銅珠球 NaCl 制備制備工藝分析表征多孔生坯構(gòu)筑復(fù)合結(jié)構(gòu)多孔銅

槳機械破碎形成顆粒物，隨著油浴過程的進行鹽球發(fā)生硬化。油浴球用紗布分離，再用濾紙將鹽球表面的油污充分吸收。采用箱式電560、640、740℃三組對比溫度）燒結(jié)油浴后的鹽球，，煅燒 6h 后隨孔金屬的制備過程珠狀鹽球造孔劑的多孔結(jié)構(gòu)構(gòu)筑，其工藝步驟是一致的。本文僅以 球鹽造孔劑制備的多孔金屬結(jié)構(gòu)及性能。首先稱取 8g 經(jīng)篩分后的分別是 0.6-1.0、1.0-1.5、1.5-2.0mm）裝入內(nèi)徑為 25mm 的鋼制模實密度分析儀對鹽球進行預(yù)震形成結(jié)構(gòu)緊湊的“鹽床”，待裝入一鋁粉為 3.2g，銅粉為 7g）后開啟 Autotap，震動期間每 100 次測量高度，直至高度方向不再發(fā)生位移變化，此時粉末完全填充于“鹽圖 2.1 所示。對制備泡沫鋁和泡沫銅的模具分別施加 200MPa 和 15鹽球與金屬粉末緊密結(jié)合的密實生坯；將生坯用 400#、800#砂紙拋溶解造孔劑獲得三維連通的多孔素坯。泡沫鋁素坯在管式爐中氬氣多孔銅素坯在管式爐中氫氣保護下 810℃燒結(jié) 1h；最終獲得密實骨b ca
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TB383.4;TG14

【參考文獻】

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本文編號：2633008